精品文檔第二部分 發展任務與專題部署第九章 重點領域 根據規劃綱要的總體部署，把握基礎研究發展趨勢，結合科學基金工作特點，遵循科學發展的“雙力驅動”規律，針對科學研究的重大前沿問題、制約我國經濟社會發展的關鍵科學問題以及可能成為我國未來技術發展瓶頸的重要基礎科學問題，部署以學科交叉研究為主要特征的優先發展領域，包括科學部優先發展領域和跨科學部優先發展領域，并以多種資助形式聯合配置的方式，促進這些領域整體能力的提升和關鍵問題的突破。 （十四）科學部優先發展領域。在學科發展戰略的基礎上，兼顧“十一五”優先發展領域的繼承性，按照以下原則遴選科學部優先發展領域：一要針對本科學部資助范圍內科學發展的重要基礎性問題，或學科發展的主流和重要前沿領域；二要針對能夠體現國家戰略發展需求或能夠帶動新技術發展的關鍵科學問題；三要針對有利于推動新興交叉學科發展并形成新的學科生長點的基礎科學問題或關鍵技術基礎問題；四要針對我國具有較好的研究基礎和人才隊伍或地域和資源優勢的研究領域，著眼于提升我國科研水平和國際地位。科學部優先發展領域將為制定重點項目指南提供參考。1. 數理科學部。（1）代數、幾何與分析的交叉與融合主要研究方向：代數簇的算術性質和幾何性質；代數結構的表示與同調理論；微分流形的局部不變量與整體不變量；流形上的整體分析；低維流形的幾何與拓撲；函數與函數簇的解析性質；函數空間與算子的分析理論；無窮維代數的表示、算子代數與非交換幾何。（2）非線性、隨機性模型和離散結構的數學理論與方法主要研究方向：微分方程的適定性與解的結構；動力系統的復雜行為；隨機過程與隨機系統的分析；大規模隨機網絡的結構及其上的過程；復雜數據的統計方法和理論；復雜決策問題的最優解或近似最優解；無限維系統和隨機系統控制的數學基礎；離散結構的組合分析；符號計算、符號推理與數學機械化。（3）數學和數據建模、分析與計算主要研究方向：新型材料的數學模型與數學理論；信息處理與信息控制；編碼理論與信息安全；環境與能源科學中的數學建模與分析；生物信息與生命系統；傳染病的發病機理與預防控制；工業與醫學中的統計方法；數據挖掘與計算統計；經濟預測與金融安全中的數學方法。（4）高維/無限維非線性系統動力學與控制主要研究方向：高維系統全局分叉和混沌；非線性系統的時滯效應及控制；復雜網絡和神經系統的非線性動力學與控制；先進飛行器及重大裝備的動力學與控制。（5）復雜環境下材料與結構的力學響應與破壞機理主要研究方向：變形體強度理論與破壞機理；多場耦合理論與智能材料及結構力學；材料及結構的多尺度力學；超常環境下結構響應與爆炸沖擊力學；重大工程結構的完整性和耐久性。（6）非定常復雜流動機理與控制主要研究方向：流動穩定性與可壓縮湍流；非定常流動中的流固耦合及其控制；高超聲速流動與飛行器推進機理；高速水動力學與空泡理論和實驗研究；環境演化與突變中的復雜介質流動。（7）宇宙和星系的結構、起源與演化主要研究方向：暗物質與暗能量的本質；宇宙早期的物理過程；星系和宇宙大尺度結構的形成和演化；活動星系核的結構與輻射的理論研究；大質量黑洞的形成和演化以及與星系的共同演化；天體劇烈活動。（8）銀河系的結構、演化及恒星的形成、晚期演化與太陽活動主要研究方向：銀河系的結構、性質、形成與演化；星際介質和恒星形成、演化和活動；系外行星系統的搜尋及其形成與演化；太陽大氣的磁場、結構和動力學，太陽耀斑、日冕物質拋射及其日地物理效應。（9）新型光場的調控及其與物質相互作用主要研究方向：阿秒激光產生、測量及應用；超短激光脈沖整形、載波相位調控和量子態演化精確測量和控制；超強、超短脈沖激光及其與物質的相互作用；超快非線性光學新現象與新物理；紅外、THz和X射線激光及其他相干短波長光產生及其應用；高靈敏、高精密激光光譜新原理、新方法；光子晶格中光傳輸和相互作用。（10）受限及關聯量子系統的新現象和新效應主要研究方向：受限、介觀系統的量子現象和宏觀量子效應；強關聯和低維凝聚態系統基本物理問題及新理論方法；拓撲量子相變與拓撲元激發，超冷原子、分子體系的量子性質及其應用基礎；微納量子器件與單原子、單分子器件的關鍵物理問題；高性能復合材料或器件物性的表征與優化；磁性材料及結構中的物理問題。（11）隨機非均勻介質中聲傳播的表征、控制與作用的物理問題主要研究方向：復雜介質中聲的傳播、檢測、作用及其聲場建模；海洋聲場的時空特性與探測；噪聲的產生與控制以及低頻聲波的吸收和隔離；新型發射與接收聲換能器及其陣列；時間反轉技術、負折射現象以及亞波長高分辨率成像關系。（12）深層次物質的結構、性質與相互作用 主要研究方向：標準模型檢驗與超出標準模型的新物理；宇宙學及宇宙演化中高能物理與核物理過程；超重新核素和新元素合成；原子核結構性質以及相對論重離子碰撞物理。（13）等離子體物理及其數值模擬 主要研究方向：慣性約束聚變的超強激光與等離子體作用過程以及高能量密度物理；磁約束高溫等離子體產生、加熱、輸運及不穩定性等動力學過程；低溫等離子體源、邊界物理、波與粒子相互作用等基礎問題與應用；空間等離子體磁重聯過程。（14）物理學實驗儀器與實驗方法、新技術及其應用 主要研究方向：新型加速器關鍵物理問題；核技術和同步輻射先進實驗技術方法及其應用；量子結構材料的新制備技術與新方法；高時間、空間、能量分辨探測與分析方法與技術；高精密物理量測量、控制方法與關鍵技術，極端條件下的表征與分析技術。（15）量子信息與未來信息器件的物理基礎主要研究方向：量子信息形態轉換及測量的物理問題；量子糾纏和多組分關聯的物理實現和度量；基于具體物理系統的量子信息處理和固體量子計算；單光子產生、探測及量子相干器件物理；量子模擬的理論、方案與實驗。2. 化學科學部。（1）合成化學主要研究方向：功能導向新物質的可控、高效、綠色設計合成理論和方法；分子剪裁和組裝的控制和機理；復雜體系及其反應歷程與機理的研究；新合成策略、概念和技術的探索；極端條件下的合成和制備。（2）化學結構、分子動態學與化學催化主要研究方向：化學反應動態學理論與實驗技術；表面、界面化學反應的本質、動態過程及反應控制；催化機理及其反應過程的調控；極端條件下的化學反應與物質結構。 （3）大分子和超分子化學主要研究方向：可控/“活性”聚合方法與不同拓撲結構聚合物精密合成；光電磁功能大分子性能優化；非石油大分子合成與高分子生物合成；高分子多層次結構動態過程與機制；生物醫用高分子及其與細胞相互作用及調控規律；超分子體系與超分子聚合物的構筑與可控組裝；超分子材料功能化的結構設計、理論計算與實驗表征。（4）復雜體系的理論、模擬與計算主要研究方向：從結構到性能預測為導向的復雜體系計算方法與應用；普適可靠的密度泛函形式、高精度和低標度的電子相關理論；激發態結構與過程理論；物質形態轉換過程中化學反應過程的理論與計算；高維、多自由度及凝聚相體系的量子動力學理論與非平衡、非線性統計理論；自組裝結構與過程多尺度的動力學理論。（5）分析測試原理和檢測新技術、新方法 主要研究方向：復雜樣品系統分離與鑒定方法學研究；多維、多尺度、多參量分析測試新原理與新方法研究；組學分析中的新方法和新技術；面向國家安全、人類健康、突發事件的分析方法與技術；分析器件、裝置、儀器及相關軟件的研制；極端條件下的分析化學基礎研究。（6）綠色與可持續化學主要研究方向：有毒、耗能和污染產品的分子替代與可持續產品創制；高效“原子經濟性”新反應；無毒無害及可再生原料的高效轉化；環境友好的反應介質的開發和利用；綠色化工過程與技術；全生命周期分析與評價。（7）污染物多介質環境過程、效應及控制主要研究方向：環境分析新方法、新原理、新技術；大氣、水體、土壤復合污染過程與控制；污染物的生物有效性與生態效應的化學機制；污染物的生態毒理與健康效應；化學污染物暴露與食品安全；化學品風險評估與管理的理論和方法。（8）化學與生物醫學交叉研究主要研究方向：基于化學小分子探針的復雜生物體系中信號轉導過程研究；具有重大意義的生物大分子及其類似物的合成及功能研究；非編碼RNA結構與功能研究；干細胞化學生物學及神經化學生物學；生物體系中信息獲取新方法和新技術: 化學探針與分子成像；計算機模擬技術，特別是針對復雜生物網絡體系計算技術。（9）功能導向材料的分子設計與可控制備主要研究方向：不同尺度物質間相互作用的機制及其調控規律；表面和界面的結構調控與功能化；研究“從分子到固體”的組裝過程和規律，構筑有序納米結構和材料；光電磁及其復合性能等功能無機晶態材料的分子設計與可控制備；有機高分子光電功能材料的設計與可控制備；極端條件下材料的化學結構形態及物相的控制和調控。（10）能源和資源的清潔轉化與高效利用主要研究方向：化石能源高效清潔轉化；生物質高效轉化的化學化工基礎；我國特有資源的高效高值利用；太陽能高效低成本轉換利用；核能高效安全利用的化學化工基礎；新型、高效、清潔的化學能源與替代能源。（11）面向節能減排的過程工程主要研究方向：節能減排和低碳排放轉化的共性科學基礎；可再生能源開發、利用中的化學工程基礎；外場強化下的資源轉化機理和節能理論；非常規介質強化反應傳遞過程的機理和調控機制；面向過程工業的先進計算、模擬與仿真系統；大規模資源轉化過程的優化集成與多尺度調控。3. 生命科學部。（1）蛋白質的修飾、識別與調控主要研究方向：蛋白質新的修飾類型的鑒定、功能和調控機制；蛋白質不同位點、不同修飾類型發生的時空調節機制和功能關系；蛋白質相互作用的特異性、動態性和網絡特征的系統分析；蛋白質修飾導致的蛋白質相互作用的變化；蛋白質修飾、識別和調控機制的進化。（2）核酸的結構與功能主要研究方向：DNA、RNA的結構與修飾、復制、重組與代謝；非編碼DNA和非編碼RNA對核酸和蛋白質活性與功能的調控機制；非編碼DNA和非編碼RNA在細胞、組織、器官和個體等生命活動過程及疾病發生中的功能及其調控機制。（3）干細胞自我更新與定向分化主要研究方向：干細胞全能性維持的分子機制，尤其關注表觀遺傳學調控機制在其中的作用；干細胞與周圍環境的相互關系；干細胞高效、定向分化的分子機制；iPS（多功能干細胞）的功能及應用基礎；體細胞核基因組重編程的機理以及重編程分子的鑒定；干細胞分化后的去向分析，移植細胞與受體組織的兼容、整合的機制。（4）組織器官發育的調控主要研究方向：重要組織器官前體細胞命運決定；重要組織器官前體細胞遷移；重要器官形態構建與再生的分子調控；重要組織器官發育異常的遺傳機制。（5）免疫反應的細胞和分子機制主要研究方向：抗感染天然免疫識別與應答的細胞與分子機制；天然免疫與獲得性免疫的相互聯系和相互作用；獲得性免疫應答過程中抗原加工與提呈的分子過程；免疫細胞發育和分化機制；新型免疫分子的結構與功能；免疫耐受和免疫逃逸的細胞與分子機制。（6）生物多樣性及維持機制主要研究方向：生物演化與多樣性的關系；不同尺度生物多樣性的分布格局及其形成與維持機制；生物多樣性與生態系統功能的關系；受損生態系統的生物多樣性的恢復機制。（7）復雜性狀的遺傳網絡與遺傳規律主要研究方向：復雜性狀遺傳、全基因組系統結構的解析；復雜性狀的遺傳、全基因組調控網絡；復雜性狀的全基因組關聯分析；不同復雜性狀遺傳系統間的互作。（8）系統發育與分子進化主要研究方向：生命之樹重建的理論與方法；物種進化的分子機制；進化與發育；基因與基因組進化；進化與適應。（9）代謝、次級代謝與調控主要研究方向：代謝途徑及其生理功能；代謝調控基因的分析；調節次級代謝的信號轉遞；代謝產物的后修飾、轉運和存貯機制；次級代謝產物的鑒定與活性分析；代謝網絡與調控機制。（10）生物種質資源的發掘與評價主要研究方向：生物基因資源保護的理論基礎和策略；農業生物野生近緣種野生居群的遺傳多樣性和分化；生物資源變異與演化規律；生物資源優良基因的發掘評價；生物資源保存的新方法。（11）主要農業生物重要性狀遺傳網絡解析主要研究方向：農業生物重要性狀的分子遺傳機理和基因調控網絡解析；基因間互作以及基因與環境互作；高通量基因型分析體系的建立；主要農業生物基因組單倍型結構研究；多基因聚合分子設計育種理論。（12）主要農業植物水分、養分需求規律與高效利用機制主要研究方向：農業植物高產優質的水分、養分的需求規律；植物水分、養分高效利用的機制和調控；農田水分運行轉化規律與作物響應過程；根際互作的生態過程；農田水分養分耦合機制和調控。（13）主要農業植物病蟲害發生規律及防控機制 主要研究方向：重要植物病、蟲害發生規律；病原物、昆蟲與農業植物的協同進化和互作機制；農業病蟲害區域性災變機制與調控。 （14）主要農業動物疾病發生規律和防控 主要研究方向：重要動物疫病的病原學和病原生態學；病原與宿主的免疫識別和互作機制；動物病原體跨種間傳播和感染的分子機制；病原協同致病機制；寄生蟲感染與致病機制；新型疫苗研制的理論基礎。 （15）神經細胞和環路的形成及信號處理機制 主要研究方向：神經細胞發育的調控機制；神經細胞間建立選擇性聯系的機制；信息在特定神經環路中的處理及整合機制；神經環路功能性修飾及其調控機制。 （16）食品貯藏與制造的生物化學基礎 主要研究方向：食品品質保持與變化的機理；食品制造和貯藏過程中生物活性物質及營養成分轉化規律；食品有害物質形成、遷移轉化規律及食品中主要污染物的代謝、消長規律及調控機制；食品中有害微生物與有毒物質的檢測和風險評估的技術與方法。 4. 地球科學部。 （1）行星地球環境演化與生命過程 主要研究方向：重要化石門類古生物學、生物宏演化和高分辨率綜合地層學；關鍵全球變化時期的環境背景；極端環境下的生命特征；地質微生物學、生物標志物及其環境效應；生物地球化學過程與地球表面環境的演化。 （2）大陸形成演化與地球動力學 主要研究方向：殼幔的結構、組成及相互作用；大陸的形成、演化與陸內地質過程；大陸碰撞過程與造山帶動力學；大洋板塊與大陸邊緣的相互作用；地球深部過程與表層過程的耦合關系。 （3）礦產資源、化石能源的形成機制與探測理論 主要研究方向：大陸地質與成礦作用；成礦模型、成礦系統與成礦機理；盆地動力學與成藏作用；區域地下水循環和環境地質演化；深部大型礦床（藏）含礦信息探測與提取。 （4）天氣、氣候與大氣環境變化的過程與機制 主要研究方向：大氣關鍵變量探測、觀測系統優化和數據集成的新理論和新方法；天氣與氣候變化的動力機制及其可預報性；大氣物理、大氣化學過程及相互影響機制；亞洲區域天氣變化、氣候變異和大氣環境的相互影響；氣候系統中能量和物質的交換和循環。 （5）全球環境變化與地球圈層相互作用 主要研究方向：亞洲季風干旱環境系統與全球環境變化；區域水循環（含冰凍圈）與氣候變化；海平面和海陸過渡帶變化的動力學及趨勢；生物圈的關鍵過程及與其他圈層的互饋、元素生物地球化學循環與地球系統；全球環境變化的自然和人類因素；地球系統模擬的關鍵科學問題。 （6）人類活動對環境影響的機理 主要研究方向：地球工程與全球變化；資源利用的環境效應；重大地質災害和大規模人類工程活動對環境影響的機理；區域環境過程與調控；自然過程與人類活動相互作用；區域可持續發展。 （7）陸地表層系統變化過程與機理 主要研究方向：陸地表層關鍵自然要素相互作用與界面過程；陸地表層物質遷移轉化過程；陸地表層自然與人文要素的耦合過程；陸地表層系統綜合研究的理論和方法。 （8）水土資源演變與調控 主要研究方向：土壤過程與演變；土壤質量與資源效應；流域水文過程及其生態效應；區域水資源的形成機制；區域水、土資源耦合與可持續利用。 （9）海洋過程及其資源和環境效應 主要研究方向：西太平洋的多尺度過程與高低緯相互作用；我國近海的海陸相互作用；海洋微生物與生物地球化學循環；海洋生態系統與生態安全；海底資源的成礦成藏理論。 （10）日地空間環境和空間天氣 主要研究方向：空間天氣科學前沿基本物理過程研究；日地系統空間天氣耦合過程研究；空間天氣區域建模和集成建模方法；空間天氣對人類活動的影響。 （11）地球觀測與信息提取的新途徑和新技術 主要研究方向：對地觀測的新原理和新方法；深部探測和淺層觀測的新理論和新技術；微量、微區與高精度和高靈敏度的實驗測試分析技術；空間大地測量的理論、方法與技術及其地學應用地球深部過程、表層環境和宇宙過程示蹤的新途徑；地球系統基礎信息采集和應用的理論與技術；觀測數據的同化、融合和共享應用理論。 （12）我國典型地區區域圈層相互作用與資源環境效應 主要研究方向: 多板塊匯聚和青藏高原形成的深部動力學過程和機制及其資源效應；高原生長（范圍和高度）時空變遷及其對海陸氣相互作用和亞洲季風干旱環境系統的影響；青藏高原區域圈層（巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈等）相互作用的過程和發展趨勢；西太平洋俯沖與東亞巖石圈演化及其對環境的影響作用。 5. 工程與材料科學部。 （1）光電功能材料 主要研究方向：高效光電/電光轉換的基本過程和新機理；光電材料的設計與制備；表界面工程與微納結構及其功能調控；光電功能材料和器件的理論與模擬；光電原型器件的制備及性能表征。 （2）能源材料 主要研究方向：高效能源轉換與儲存新機制；高效低成本太陽能電池相關材料及其關鍵技術；質子交換膜燃料電池材料和中低溫固體氧化物燃料電池關鍵材料；高容量儲氫材料；高效二次電池材料及關鍵技術；超級電容器關鍵材料及制備技術；反應堆核能材料。 （3）環境材料 主要研究方向：新型環境治理材料的設計及反應機理研究；有毒有害元素替代材料的生態設計；固體廢棄物的資源化利用技術；可完全降解高分子材料的設計及降解機理；調光、調溫、調濕功能材料的設計；材料環境負荷的表征及評價方法。 （4）高性能結構材料 主要研究方向：宏觀、介觀和微觀多尺度上結構和力學性能的相互關系；材料在耐極端苛刻服役條件下的組織和性能演化；先進復合材料的組織和界面結構控制；材料的強韌化和長壽命設計；材料制備過程中形態結構的控制；結構功能一體化材料。 （5）材料科學基礎理論、制備與表征技術 主要研究方向：材料模擬和材料計算；材料成分和結構、制備加工工藝、性質和使用性能之間的協同關系；材料設計與制備的新理論和新方法；材料表征與測試的新原理和新技術；材料器件一體化設計。 （6）資源高效開采與環境的相互作用規律 主要研究方向：深部裂隙巖體工程力學特性；煤層氣與煤共采理論與方法；深部鉆井的基礎理論；提高煤炭、石油、天然氣采收率的物理化學基礎理論；資源開采中的重大災害形成機理及控制；礦區生態保護與復墾的基礎理論與方法。 （7）冶金與材料制備過程中的界面科學 主要研究方向：冶金過程界面的基礎理論；有價組分高效利用與循環冶金理論與方法；外場及特殊條件下的冶金及加工過程理論；金屬凝固過程與控制；高純凈、高性能、高附加值冶金及材料制備工程；高效、節能、減排冶金理論。 （8）復雜機電系統的功能原理與集成科學 主要研究方向：復雜真實機構的集成設計理論與方法；機械驅動與傳動中的能量傳遞、轉換與精密復合運動的創成；復雜機電系統功能生成中的界面效應、行為規律與調控；復雜機電系統物質流、能量流與信息流融合協同設計；復雜機電系統多學科設計優化與集成設計理論；極端服役條件下系統的結構損傷與系統可靠性。 （9）高性能零件/構件的精密制造 主要研究方向：高性能精確成型制造；高能束與特種能場加工；精密與超精密加工；數字化設計、加工、測量一體化。 （10）化石能源高效清潔利用 主要研究方向：燃煤污染物綜合防治理論與技術；低碳排放的煤基多聯產利用；化石能源利用中的溫室氣體捕獲與資源化利用；化石能源的高效潔凈利用新方法；燃燒化學反應機理與燃燒過程檢測。 （11）二氧化碳捕獲與封存（CCS） 主要研究方向：能源動力系統中燃燒前、純氧燃燒、燃燒后捕獲CO2的理論與方法；煤基化工動力多聯產系統與CO2分離過程的一體化控制原理與方法；低能耗捕獲CO2的革新技術與方法；CO2分離溶劑變化過程與熱能轉換過程的耦合方法與規律；CO2液化與運輸過程的熱物理問題。 （12）智能電網基礎 主要研究方向：大規模可再生能源電力輸送及接入基礎；智能電網多信息融合自愈理論與技術；電力信息與控制的安全及其支撐技術理論與方法；智能電網互動機制與實現的理論與方法、智能電網的電力市場機制與實現等。 （13）城鄉建筑節能設計原理與技術體系 主要研究方向：建筑熱、濕環境熱力學分析新方法；高品質建筑聲、光、熱環境設計理論和方法；我國典型氣候帶建筑室內熱濕環境營造機理；鄉村建筑節能和人居環境改善技術基礎理論和評價體系；工業建筑污染物控制通風理論及應用方法等。 （14）環境變遷中的城市科學 主要研究方向：工程結構與工程系統的環境作用模型；大規模工程系統中、長尺度災害危險性分析方法；環境變遷中的地域人居環境設計理論；歷史建筑的損毀機理、防護技術與保護策略；城市形態變遷、交通模式演變、交通需求演化相互作用規律；城市交通系統的供需平衡機理與平衡控制理論。 （15）海洋工程基礎理論與前沿技術 主要研究方向：深海浮式結構物系統環境載荷與動力響應；深海裝備安全設計和測試的前沿技術；船舶航行性能與多學科優化設計；水下探測與通信；先進輪機系統的性能優化理論與方法；新概念海洋裝備與設施的開發方法與設計理論；結構安全性綜合分析方法與風險分析。 （16）工程結構的全壽命設計與控制 主要研究方向：環境與荷載耦合作用下工程結構性能演變機理；工程結構與工程系統的災害作用物理模型；基于微結構演化的材料-結構多尺度壽命預測理論和方法；工程結構壽命全過程精細化分析理論與性能評定理論及方法；工程結構與工程系統的基于整體可靠度的性態優化與性能設計理論；工程結構的性能監測與性能控制。 6. 信息科學部。 （1）新型信息材料與器件 主要研究方向：自旋電子材料與器件；單光子探測與發射器件；適于高頻大功率、高溫電子的寬帶隙材料與器件；適合平面工藝和未來大規模集成的碳基材料與器件；有機/聚合物光子器件、半導體激光器、大功率LED與高效太陽能電池等。 （2）納米級集成電路 主要研究方向：納米尺寸的MOS器件及存儲器件；微納傳感、能量獲取與轉換電路；可重構與容錯多核SoC；極低功耗電路、超高速混合信號系統；納米尺度SoC電子設計自動化、集成電路芯片測試、器件模型。 （3）微納光子學與光電集成 主要研究方向：微納功能結構及相關光電子器件；大規模高性能光電子集成芯片；微波光子學器件與片上高速光互聯；高速高穩定電光/光光采樣技術；光學數據復合和校準技術；光光耦合超快非線性動力學問題；低成本光生微波技術和射頻光發送與光調制。 （4）毫米波、太赫茲與紅外器件 主要研究方向：器件設計、仿真與測試；毫米波集成電路；太赫茲理論與技術；中遠紅外探測；超導電子器件、人工電磁材料和器件。 （5）高分辨率探測成像 主要研究方向：多維高分辨探測成像；微弱信號檢測與認知探測成像；探測成像信號處理，數據解譯與目標重建。 （6）強場與超強場激光技術 主要研究方向：超強、超快、高信噪比光場的產生；強相干光輻射產生的機制與效應；基于激光加速的超高相位空間密度高能電子與離子束的產生；極端超快電子動力學探測及強場量子相干控制；X射線波段的超快非線性光學；分子和電子的四維成像。 （7）傳感網絡與仿生感知基礎 主要研究方向：大規模光纖傳感網絡理論與實現技術；惡劣環境下傳感技術和時分波分復用組網技術；智能敏感材料及高性能微納傳感器；仿生感知機理與實現方法；異構傳感網絡拓撲與網絡協議；傳感網絡數據與能量管理；多源傳感信息融合；傳感器網絡可靠性、安全性。 （8）未來無線通信理論與技術 主要研究方向：網絡信道的建模與重構；網絡信息論；有限頻譜資源與低能耗的高效寬帶移動傳輸與協同；多域多網協同無線網絡理論與網絡自優化技術；移動網絡組織與智能管理；移動通信中頻譜、天線、空間、計算和網絡等的認知及應用。 （9）低功耗艾級超級計算、新型計算系統 主要研究方向：艾級超級計算機的新型體系結構與基礎軟件；艾級超級計算機的功耗分析與最優降耗方法研究；面向數據密集型的數據處理與信息提取新型計算模型與系統；云計算環境的核心基礎設施與支撐技術; 生物計算等新型計算模型與系統。 （10）網絡計算 主要研究方向：可擴展、低能耗的后IP網絡拓撲與網絡路由關鍵技術；無線網絡拓撲、演變與互連技術；面向高安全、高可靠性的網絡分布式信息處理與服務；智能網絡與語義網絡。 （11）軟件技術基礎 主要研究方向：面向多核體系結構的軟件理論和關鍵技術；面向高度并行分布式計算環境的軟件設計；面向服務計算的軟件設計方法與技術；高可信軟件理論與工程方法；信息的可視化表達與處理；面向企業信息化的重大工程軟件的技術基礎。 （12）網絡數據挖掘與理解 主要研究方向：網絡數據挖掘與機器學習；復雜信息環境的語義感知與計算；數據表達、特征提取與分/聚類；自然語言理解及知識服務；視聽覺信息的認知計算與人機交互。 （13）信息空間安全 主要研究方向：億級在線用戶可信可管可用泛在網的結構、協議、服務；網絡社區的快速發現與社區生命期規律研究；有害信息的快速發現、追蹤與分離技術；網絡信息空間免疫技術。 （14）多機器人協同與仿生機器人 主要研究方向：多任務多機器人協同規劃與控制；高性能仿生機器人；不確定環境下機器人實時感知；機器人自主控制；微小機器人、水下機器人及應用。 （15）先進控制理論與技術 主要研究方向：基于數據的非線性系統建模、分析、控制與優化；多任務融合的、多異構系統的集成、優化與控制；復雜控制系統的共性問題、控制策略與實現技術；多運動體協同制導與控制；不確定環境下的高性能導航理論與關鍵技術。 （16）復雜系統與復雜網絡理論 主要研究方向：復雜系統與復雜網絡的演化規律與行為調控；信息物理融合系統及物聯網的理論與技術；復雜系統建模、計算與綜合集成；復雜任務實時決策、規劃與調度；復雜供應鏈系統理論及應用。 7. 管理科學部。 （1）復雜管理系統的研究方法及方法論 主要研究方向：復雜管理環境中預測、運籌與管理；復雜經濟管理系統的行為建模和涌現；基于行為與實驗的管理理論；具有中國特色的管理研究方法論。 （2）具有行為復雜性的管理問題 主要研究方向：復雜金融系統的動力學；行為運作與復雜供應鏈管理的基礎問題；復雜交通/物流網絡規劃與管理；復雜重大工程項目管理研究。 （3）后金融危機時代的風險與危機管理 主要研究方向：風險識別、度量與控制的新原理和新方法；重要國家戰略資源的安全管理；金融體系中的創新及其安全管理；企業風險管理中的新問題。 （4）新興信息技術下的服務科學 主要研究方向：服務經濟與社會發展的戰略轉型；服務系統建模、分析與優化；服務中的交互、創新與價值評估；服務技術基礎及其應用工具開發原理。 （5）全球競爭中的創新與創業管理 主要研究方向：產業技術管理與創新機制研究；全球化中的企業技術創新模式及其戰略影響；企業家行為、創業團隊及其對創業企業的影響；創業融資模式創新及其原理。 （6）新興網絡信息技術引發的管理科學新問題 主要研究方向：面向網絡/復雜數據的智能決策分析與知識管理；新興網絡信息技術引發的風險規律及其管理；基于互聯網的企業戰略和運營模式變革及其影響；信息技術對需求和消費行為影響；開源信息社會中的電子政務及其影響。 （7）基于中國實踐的管理理論 主要研究方向：社會經濟轉型中的組織管理；全球化背景下的企業管理；中國的國有企業和家族企業管理；新興資本市場中的公司金融。 （8）中國特色的公共管理問題 主要研究方向：中國特色的政府管理基礎理論與方法；中國特色的公共管理組織和政策體系研究；新時期公共事務管理中的基礎規律。 （9）新農村建設中的農業與農村發展政策 主要研究方向：農村與農業基礎制度改革研究；農村基本公共服務提供機制與政策研究；農村基礎設施建設、運營與管理規律；新型農村金融體系建設管理。 （10）城鎮化與區域發展管理 主要研究方向：中國區域經濟發展規律研究；中國城鎮化進程相關研究；城鄉一體化與區域發展研究；城鄉、區域發展規劃理論與政策工具研究。 （11）可持續發展管理與宏觀政策 主要研究方向：人口資源環境的政策科學研究；生態文明下的生產、生活、消費模式轉變；低碳經濟發展模式及政策研究。 8. 醫學科學部。 （1）細胞代謝異常與代謝性疾病的發病機制及診治基礎研究 主要研究方向：物質和能量代謝調控機制；代謝重編程；代謝異常的逆轉及特異性靶點治療。 （2）重要心腦血管疾病的發病機制和干預的基礎研究 主要研究方向：重要心腦血管疾病的發生、發展及轉歸的綜合研究；心腦血管疾病的危險因素、分子流行病學、遺傳學和表觀遺傳學、分子病理學、臨床預警診斷標志物以及干預和治療策略。 （3）腫瘤發生、發展、轉歸及腫瘤預防、診斷和治療新方法的基礎研究 主要研究方向：基于腫瘤微環境、生物學特征、分子網絡、遺傳和表觀遺傳基礎的標志物研究與應用；腫瘤干細胞；腫瘤生物治療；耐藥機制及抗癌新靶點。 （4）重要的醫學病原體及其與宿主的相互作用 主要研究方向：重要病原體的生物學特征、遺傳變異特點及傳播規律；病原體與宿主相互作用機制及跨物種傳播機制；新發傳染病的快速診斷。 （5）免疫調節與疾病 主要研究方向：免疫調節的細胞與分子機制：免疫調節的網絡調控機制；免疫調節的關鍵節點與干預靶點；抗感染免疫應答的免疫調節機制；自身免疫性疾病的免疫調節異常與發病機制；炎癥微環境與免疫調節異常；移植物的免疫排斥與免疫調節；其他重要疾病的免疫調節異常與發病機制；基于免疫調節的診斷與治療技術；免疫調節與免疫抑制藥物。 （6）精神疾病與心理健康主要研究方向：精神分裂癥和抑郁癥等精神疾病的發病機理；高危人群早期的綜合評估與識別；用于精神與心理疾病治療的新技術和新方案。（7）營養、環境與健康關系的基礎研究 主要研究方向：膳食和營養的綜合研究；食品安全性評估；營養醫學；環境污染與健康效應的評價方法；環境基因交互作用風險模型；重大職業危害的監護、早期效應、易感性標志物和遠期臨床效應。（8）衰老及相關疾病主要研究方向：衰老的影響因素及病理生理機制；老年腦衰退及相關疾病的發生機理及預防策略；老年性運動系統和免疫系統疾病以及其他老年性疾病的發生機理與預防、診斷及治療策略。（9）創傷與修復及干細胞、細胞移植與再生醫學主要研究方向：創傷損害、預防和轉歸因素和分子機制；創傷急救與復蘇；多器官損傷與功能不全發生機理及防治；疾病或損傷狀態下干細胞微環境、遺傳學和表觀遺傳學變化；干細胞移植聯合治療；干細胞定向誘導分化與組織損傷修復；移植物抗宿主反應機制及防治；組織工程；生物醫用材料；體外人工支持裝置。（10）生殖健康和婦幼保健的基礎研究主要研究方向：生殖細胞發生、分化與成熟機制；出生缺陷原因與機理；睪丸和卵巢的旁分泌和旁調節；免疫避孕；計劃生育新技術與新方法；出生缺陷基礎研究；環境因素（如電磁輻射等）的生殖毒性評價；營養和環境因素影響少兒生長發育的分子機制。（11）基于藥物基因組學和系統生物學的藥物基礎研究主要研究方向：基于藥物基因組學和生物信息學的藥物靶標的發現、確證、結構、功能、網絡與精細調控，相應的先導化合物發現和優化；基于系統生物學和網絡藥理學的藥物研究新概念、新技術、新方法；新型生物技術藥物的發現、修飾、表達和優化；藥物新型釋放系統和靶向傳遞；生物標志物與個性化治療藥物的基礎研究；藥效差異及其與個體藥物不良反應發生的關系；表觀遺傳在藥物動力學和藥效動力學中的作用機制；可量化藥物反應的遺傳環境人體變量的綜合數學模型。（12）中醫方劑基礎研究主要研究方向：方劑組方配伍理論；藥性理論；方藥生物效應的理論；安全用藥的基礎理論。（13）口腔頜面重要疾病及其防治的基礎研究主要研究方向：牙顱頜生長發育和組織再生；齲病的防治；牙周炎的危險因素及防治；口腔癌前病變的早期診斷和預警；涎腺功能及其功能重建；口腔生物膜及多種微生物協同致病的研究。（14）視/聽覺及上呼吸道功能障礙等重要疾病防治的基礎研究主要研究方向：常見致盲眼病的病因和防治研究；近視發生機制及防治；人工視覺重建；聽覺、嗅覺功能障礙及缺失常見疾病的病因與防治研究；人工聽覺的仿生學與聽覺重建；上氣道功能障礙等耳鼻咽喉重要疾病防治的基礎研究。（15）腎臟疾病發病機制與預防的基礎研究主要研究方向：腎小球/腎小管間質疾病發病機制；足細胞結構與功能失常機制；腎臟慢性纖維化的機制；腎臟與其他重要器官（組織）的交互作用；腎病標志物；新的腎病治療和腎臟保護靶點的發現與機制；腎臟替代治療的并發癥防治。（16）重要器官組織纖維化的機理與防治基礎研究主要研究方向：器官纖維化的發生、發展機制以及纖維化逆轉的干預治療策略。包括參與纖維化的實質和間質細胞功能改變的細胞和分子機制、細胞外基質的病理生理學變化以及信號調控網絡；新的分子標志物及分子阻遏與逆轉靶點等。（17）中醫理論與針灸經絡基礎研究主要研究方向：藏象理論研究；疾病證候分類原理研究；病因病機與治則治法研究；健康狀態中醫辨識、四診客觀化及診療儀器原理研究；中醫優勢病種防治機理研究；經絡本質基礎研究；經穴特異性基礎研究；針灸原理基礎研究。第二部分 發展任務與專題部署第九章 重點領域（十五）跨科學部優先發展領域。以把握科學前沿和瞄準國家目標為出發點，根據我國科學技術進步和經濟社會發展的需求，針對著力推動我國基礎研究取得前沿突破、解決我國可持續發展特別是生態環境保護與自然資源利用中深層次關鍵科學問題、提升我國人口健康領域自主創新能力和促進經濟社會協調發展、培育我國新興戰略產業制高點等四個方面所凝練的核心科學問題，組織科學家在綜合性交叉領域開展具有戰略導向性的基礎研究。跨科學部優先發展領域將為制定未來五年重大項目和重大研究計劃指南提供參考。 1. 細胞的結構和分子功能。細胞如同一個高度有序的機器系統，生物分子根據其定位、結構、運動、濃度以及與其他生物分子的動態相互作用，精確、有序和協調地執行復雜多樣的功能。細胞的結構是動態的，各種生物大分子、細胞內各種亞細胞器、分子復合物和生物大分子都是在高度復雜的細胞內環境中行使功能。愈來愈多的證據表明，只有通過實時動態觀測與精準信息獲取來對活細胞原位研究，才能準確地反映細胞內各種亞細胞器、分子復合物和生物大分子的真實結構和功能機制。核心科學問題：超分辨顯微鏡、單分子成像、非熒光成像等研究活細胞的技術與方法的建立；活細胞內的亞細胞器、分子復合物和生物大分子的結構、組裝、運動和功能；細胞器之間的信號聯系及功能。2. 系統生物學。從不同層次同時研究多重生物學信息之間復雜的相互作用, 包括基因組、蛋白質、代謝、信號傳導途徑、基因調控網絡和蛋白質相互作用的網絡等, 以期在此基礎上理解它們之間協同作用對生命活動產生的影響。系統生物學借助發展多學科交叉的新技術方法, 研究功能生命系統中所有組成成分的系統行為、相互聯系以及動力學特性, 進而揭示生命系統控制與設計的基本規律。系統生物學將不僅使人們全息地了解復雜生命系統中所有成分以及它們之間的動態關系, 還可以預測系統一旦受到了刺激和外界的干擾后系統的未來行為。系統生物學使生命科學由描述式的科學轉變為定量描述和預測的科學。核心科學問題：生物系統的網絡基本元件的構建和參數確定及生物系統網絡模型的建立；生物系統的網絡分析理論與方法；生物信息的整合與分析；生物系統動力學；生物環路的模擬與構建。3. 生物材料及其表界面生物功能與介入醫學的相關基礎研究。生物材料與生物體之間的相互作用是發生在生物材料的表面和界面上的。通過認識生物材料表面界面與血液、細胞等的相互作用規律，研究材料表面的活性和生物功能化修飾，有可能對生物材料的性能和應用帶來突破性進展。生物醫用材料就是一類用于診斷、治療、修復或替換人體組織、器官或增進其功能的生物材料，其核心是賦予材料生物結構和生物功能。同時，生物材料與器械和信息技術的發展，使介入醫學具有微創、安全可靠和術后恢復快等優點，并使介入醫學與外科、內科一起成為醫學的三大支柱性學科；研究開發安全、有效、方便的新型介入器具并降低醫療費用，是當前亟待解決的難題和主要研究方向。核心科學問題：生物材料表面與組織（細胞）的相互作用機理；組織再生過程中的關鍵微環境因素；生物材料表面的微納結構及其與生物體的相互作用；生物醫用材料的分子識別和生物導向性；生物醫用材料的表面改性與生物相容性；生物植入材料及其調控組織再生的機制；介入治療后疾病復發機制的研究；介入醫學新技術與新型介入醫療器械的研究；圖像引導下的介入醫學與計算機輔助工程。4. 行星探測、演化過程和環境影響與地外生命研究。通過以嫦娥工程獲取的探測數據為基礎，綜合分析和整理國外已有的月球探測成果，力圖形成月球起源和演化模型的整體性和規律性認識，建立月球起源和演化的概念性模型，獲得具有原創性的科學研究成果，其目的是為人類認知宇宙提供太陽系各層次天體的物質成分、生命早期的化學演化、行星與太陽系的形成與演化各階段的過程與年齡的科學依據，同時滿足人類拓展生存與發展空間、推動經濟和科學技術可持續發展的社會需求。核心科學問題：月球化學不均一性分布及其起因；外動力構造及其與月球演化的關系；月球內部結構與質量分布的不均一性；太陽系的早期演化歷史；生命存在的極端環境和條件探究；火星上是否存在生命的探索；小行星以及彗星的聯系；小行星和彗星與地球生命的起源、小行星和彗星撞擊地球誘發環境突變和生物滅絕的聯系等。5. 太陽活動對日地空間天氣的影響。太陽活動及其對日地空間環境的影響是21世紀重大前沿交叉課題, 涉及天文學、地球科學、物理中的等離子物理等眾多學科領域的交叉與綜合。隨著進入高技術時代，人類對空間天氣預報的要求也越來越迫切。太陽爆發產生的高能粒子和高能輻射輸出以及大規模的等離子體拋射現象是空間災害性天氣的源頭，對宇航員、航天器的安全和地球環境產生重大影響，因此需要對太陽活動所導致的日地空間的響應等問題展開深入探討。核心科學問題：太陽活動的內部機理；太陽劇烈爆發現象（耀斑和日冕物理拋射）的前兆特征和物理過程；太陽爆發的形式及其在行星際空間的傳播；磁層與太陽活動的關系；電離層對太陽活動的響應；中高層大氣在日地關系鏈中的作用；空間天氣預報的原理與方法；空間災害性天氣的效應評估。6. 大規模高性能科學計算。科學計算是指通過建立實際問題的模型和發展相應的計算方法，并利用強大的計算機能力，對科學和工程中的復雜問題開展數值模擬研究。隨著現代科學技術各領域進入更深的層次和更廣的范疇，大規模高性能科學計算已與理論和實驗一起成為當今科學研究的主要手段，成為發展高新技術的重要支撐。在物質科學、生命科學、材料科學、地球和環境科學、信息科學、工程與高技術等領域中，人們有可能利用科學計算來擴展、深化甚至代替科學理論或實驗研究，使許多過去難以開展或難于實現的理論研究和科學實驗有可能通過計算機模擬獲得新的知識。大規模高性能科學計算能力的提高能夠推動相關學科的進步，帶動相關信息產業的發展。核心科學問題：科學、工程和社會經濟問題數學模型建立及其理論分析；發展適合復雜問題和模型的計算方法與計算技術；提高計算精度和效率的方法；海量數據的處理方法與技術；適應高性能計算機并行計算方法；高性能計算通用軟件平臺建設；各類專業應用軟件及數值計算軟件包研制；開發科學、工程與社會經濟問題的數值模擬技術及實現；支撐數值模擬技術的計算方法基礎理論研究。7. 量子計算與量子通信。量子信息技術是后摩爾時代各國戰略競爭焦點之一。量子信息學是量子物理與信息學科交叉融合的新興學科，量子信息技術可望為信息科學技術發展提供變革性手段和能力。量子密碼在物理上提供了不可竊聽的安全性，而量子計算可為指數級增長的傳統不可解難題提供計算可能性。目前量子密碼技術正向實用化方向發展，而量子計算機的研究仍然處于基礎研究階段。在少數量子比特物理系統中已可成功演示量子計算的工作原理、量子門操作、量子編碼和量子算法等。當前量子計算的物理實現遇到兩個關鍵性的困難，一是如何研制大規模量子比特的物理系統，即物理可擴展性問題；二是容錯計算的難題，即如何使量子門操作的出錯率低于容錯閾值，使得門操作的差錯可以有效糾正，確保量子計算的可靠性。核心科學問題：量子比特物理擴展的途徑、基于新材料與新結構的量子器件、具有擴展潛力的量子計算體系；量子計算系統相干與退相干；量子邏輯運算、信息編制、形態轉換及測量；容錯量子計算實現的機理和方法；量子模擬的理論方案與實驗；量子信息存儲器和量子中繼；自由空間量子密碼系統、新型量子密碼原理；全量子網絡的實現以及其信息傳遞和處理問題。8. 多相復雜系統中的介尺度結構。多尺度結構是自然和工程復雜系統的共同特征，介尺度結構是決定其宏觀行為的關鍵因素，很多領域的介尺度結構都顯示出共同的規律。目前，能源與資源短缺、環境污染、氣候變暖已成為全球共同關注的焦點問題，而化學反應工藝、過程和系統的量化設計、放大和優化調控是應對這些挑戰的共性核心技術體系。同時由于工藝、過程和系統各層次又各自呈現動態多尺度結構，存在于這些層次的邊界尺度間的介尺度結構則是發展這一核心技術必須突破的共同科學難題。這一科學問題既有解決人類面臨的重大挑戰的應用背景，又具突破共同科學難題的普遍意義，也呈現出化學、物理、生物、材料和信息等多領域交叉的特征。在介尺度結構方面的探索將為人類順